La investigadora del clima de ETH, Daniela Domeisen, ha documentado cómo la estratosfera influye en los eventos climáticos extremos. Lo que la sorprendió fue la gran variedad de impactos potenciales. Ella explica lo que esto significa para la investigación climática y los pronósticos meteorológicos a largo plazo.

Noticias de ETH:en su nuevo estudio, ha recopilado muchos ejemplos de fenómenos meteorológicos extremos que están relacionados con lo que sucede en la estratosfera. Pero siempre nos han dicho que estos eventos extremos se deben al calentamiento global. ¿Ese ya no es el caso?

Daniela Domeisen:No, eso sigue siendo cierto. Los científicos saben desde hace mucho tiempo que la estratosfera, la capa atmosférica entre 15 y 50 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, también influye en el clima de la superficie. Pero muy pocas personas han explorado cómo la estratosfera también puede causar e influir en eventos extremos. Eso es lo que mostramos en nuestro estudio.

¿Cuáles son algunos ejemplos de eventos extremos relacionados con la estratosfera?

Las olas de frío extremo en el hemisferio norte son las más investigadas entre los extremos meteorológicos discutidos. Estos pueden ocurrir cuando el vórtice polar en la estratosfera se calienta repentinamente y colapsa, como está sucediendo ahora mismo. Otro ejemplo es la serie de tormentas severas que azotaron Inglaterra en febrero de 2020, provocando fuertes inundaciones. Fue notable que todas las tormentas siguieran el mismo camino. Esto tenía una conexión directa con lo que estaba sucediendo en la estratosfera en ese momento:en febrero, el vórtice polar era inusualmente fuerte, lo que le permitió estabilizar el camino de las tormentas. Típicamente, las tormentas cambian frecuentemente de rumbo, pero en este caso, siguieron el mismo camino. También encontramos evidencia de que la estratosfera juega un papel en otros extremos, por ejemplo, los incendios forestales extremos en Australia y los mini huracanes en el Océano Ártico.

¿Le sorprendió la gran cantidad de eventos extremos?

Si. Esto es lo que saca a la luz el estudio. En el curso de nuestra investigación, Seguimos encontrando más indicios de vínculos entre estas condiciones climáticas erráticas y la estratosfera.

¿Por qué casi siempre las zonas del hemisferio norte se ven afectadas? ¿Son estos eventos simplemente menos comunes en el hemisferio sur?

Ese es un caso de sesgo de publicación:hay muchos más estudios de eventos extremos en el hemisferio norte que en el sur. Los incendios forestales en Australia son un excelente ejemplo de un evento del hemisferio sur. El vórtice polar sobre el hemisferio sur colapsó mucho antes de lo habitual, que alentó los feroces fuegos. Luego está el hecho de que más personas viven en el hemisferio norte que en el sur porque este último tiene menos masas de tierra. En la actualidad, sabemos muy poco sobre la medida en que la estratosfera influye en el clima en p. ej. América del Sur o África del Sur.

¿Cómo está vinculada la estratosfera a la troposfera, donde ocurre nuestro clima?

Las principales señales enviadas desde la troposfera hasta la estratosfera vienen en forma de ondas atmosféricas a gran escala causadas por montañas y por diferencias de temperatura entre la tierra y el océano. Arriba en la estratosfera estas olas interrumpen los vientos y pueden ser lo suficientemente fuertes como para destruir el vórtice polar a una altura de alrededor de 30 km con velocidades de viento típicas de más de 200 km / h. Lo que está menos claro es cómo las señales regresan de la estratosfera a la superficie de la Tierra. Después de una interrupción del vórtice polar, a menudo observamos que la temperatura en la estratosfera inferior aumenta en varios grados Celsius a una altura de 10 a 15 km. Esto a su vez afecta nuestro clima, pero aún no hemos llegado al fondo de cómo dicho evento puede determinar, p. ej. el camino de una tormenta sobre Inglaterra.

¿Sabes cómo se desarrollará la estratosfera en el futuro?

No, nosotros no. Los modelos climáticos actuales proyectan tendencias totalmente divergentes, que van desde una tendencia hacia una estratosfera más cálida o más fría. Pero podemos estimar que la estratosfera es responsable de alrededor del 10 por ciento de nuestro clima invernal. La estratosfera en realidad puede enmascarar el cambio climático en el hemisferio norte en eso, sin la influencia de la estratosfera, el calentamiento global quizás sería aún más pronunciado.

¿Cuáles son sus objetivos de investigación?

Uno de nuestros objetivos es mejorar las previsiones meteorológicas a largo plazo que abarcan varias semanas o meses. Debido a su influencia en nuestro clima, la estratosfera es una fuente de previsibilidad para tales pronósticos. Aunque un evento en la estratosfera no nos permite predecir el clima para un día específico con varias semanas de anticipación, nos permite estimar la probabilidad de eventos tales como olas de frío y calor. Si, decir, los vientos en la estratosfera se levantan, entonces es más probable que el norte de Europa experimente más tormentas en las semanas siguientes. Pero en el momento, el vórtice polar es particularmente débil.

Entonces, ¿pasará un tiempo antes de que este tipo de datos se incorporen a los pronósticos a largo plazo que ofrecen las aplicaciones meteorológicas?

Los modelos meteorológicos ya simulan la estratosfera, simplemente no lo suficientemente bien. Ésta es una de las razones por las que seguimos teniendo pronósticos a largo plazo poco fiables. Tenemos mucha más experiencia en la fabricación de estándares, Previsiones a corto plazo que abarcan varios días porque llevamos décadas verificándolas y mejorando. Actualmente sabemos mucho menos sobre cómo hacer pronósticos para escalas de tiempo más largas, lo que implica comprender las interacciones a escala global y no solo cómo lo que sucede en el Atlántico norte puede afectar el clima que esperamos. Nuestra investigación trata de comprender estas interacciones globales para que luego podamos usar lo que aprendemos para mejorar los modelos meteorológicos y climáticos.

¿Cuál es el siguiente paso para utilizar los eventos de la estratosfera para mejorar los pronósticos meteorológicos?

Primero, debemos mejorar nuestra comprensión del vínculo entre la estratosfera y nuestro clima. Sabemos que cuando algo sucede en la estratosfera, a menudo vemos un efecto en la superficie de la Tierra. Pero un tercio de los casos no dejan rastro, y aún no sabemos por qué. En esos casos, es una cuestión de si fue el evento estratosférico o el vínculo con la superficie lo que fue demasiado débil. También es posible que el clima en la superficie de la Tierra fuera demasiado caótico, dejándolo sin oportunidad de reaccionar al evento estratosférico. Luego está la cuestión de cuánto tiempo la estratosfera inferior mantiene la señal. Pienso en la estratosfera inferior como una capa de señalización:si el clima recibe la señal, su influencia puede durar un tiempo relativamente largo:varias semanas, por ejemplo.

¿Qué nuevos proyectos tienes planeados?

Quiero investigar más de cerca las regiones donde los pronósticos a largo plazo son difíciles de realizar. Estos incluyen, por ejemplo, Europa y partes de Sudamérica. Y lo que es más, dado que ciertas regiones de África, Asia y América del Sur están subrepresentadas en la investigación realizada hasta la fecha, sabemos muy poco sobre ellos. Hemos lanzado proyectos en Brasil y Sudáfrica para ayudar a corregir este déficit. Queremos averiguar si podemos mapear procesos que los modelos aún no contienen o que podríamos integrar mejor en los modelos mediante métodos numéricos o aprendizaje automático combinado con una mejor comprensión de los procesos en sí. También queremos encontrar más eventos extremos para los que podamos generar previsibilidad a largo plazo. Cuando se trata de olas de calor y olas de frío, ya sabemos mucho sobre cómo se relacionan con el clima y cómo afectan a las personas. Pero también hay indicios de cómo la estratosfera y otros procesos influyen en otros eventos extremos, como efectos en la calidad del aire o casos de lluvias intensas, que tienen un impacto profundo en la vida de las personas.